به این ترتیب بلاک چین ها رمزارز شما را ایمن نگه می دارند.
اعتماد و امنیت برای فناوری بلاک چین حیاتی است و مکانیسم اجماع تحمل خطا بیزانس (BFT) هسته اصلی ایمنی یک بلاک چین است.
BFT تضمین می کند که بلاک چین ها به کار خود ادامه می دهند، حتی اگر برخی از شرکت کنندگان شبکه غیرقابل اعتماد یا مخرب باشند. بنابراین BFT چیست، چگونه کار می‌کند و چرا برای فناوری بلاک چین بسیار مهم است؟
تحمل گسل بیزانس چیست؟
تحمل خطا بیزانسی به توانایی یک شبکه یا سیستم برای ادامه عملکرد حتی زمانی که برخی از اجزاء معیوب هستند یا از کار افتاده اند اشاره دارد.
با سیستم BFT، شبکه‌های بلاک چین تا زمانی که اکثر شرکت‌کنندگان شبکه قابل اعتماد و واقعی باشند، به عملکرد یا اجرای اقدامات برنامه‌ریزی‌شده ادامه می‌دهند. این بدان معناست که بیش از نیمی یا دو سوم از گره‌های شبکه بلاک چین باید با تایید یک تراکنش و اضافه کردن آن به بلوک موافقت کنند.
برای اینکه گره های در معرض خطر باعث ایجاد سوء نیت در یک بلاک چین مقاوم به خطای بیزانسی شوند، باید در اکثریت باشند. این بدخواهی می تواند به صورت خرج مضاعف، حمله 51 درصدی، حمله سیبیل و … باشد.
تحمل خطای بیزانسی در فناوری بلاک چین از مشکل عمومی بیزانسی که توسط لزلی لمپورت، مارشال پیز و رابرت شوستاک پیشگام بود، سرچشمه می گیرد. این مفهوم زمانی برجسته شد که آنها مقاله ای را با یک نسخه به میزبانی مایکروسافت به نام «مشکل ژنرال های بیزانس (PDF)» در سال 1982 منتشر کردند.
لامپورت، پیز و شوستاک موردی را توصیف کردند که گروهی از ژنرال‌های ارتش بیزانس در خارج از شهر دشمن اردو زدند. هر ژنرال ارتش خود را داشت و نیاز به برقراری ارتباط و تصمیم گیری متفق القول در مورد حمله یا عقب نشینی داشت.
مشکل انجام یک اقدام مشترک در میان برخی ژنرال های سازشکار بود. این معضل گسل بیزانسی نامیده می شد و هنگامی که سیستمی با موفقیت به این مشکل رسیدگی می کند، گفته می شود که بیزانسی خطاپذیر است.
سپس مفهوم تحمل خطای بیزانسی در شبکه بلاک چین ارزهای دیجیتال اعمال شد. در فضای رمزنگاری، کلیات گره هایی هستند که تراکنش های کریپتو را تایید می کنند.
تحمل گسل بیزانس چگونه کار می کند؟
شبکه‌های غیرمتمرکز تحمل خطای بیزانسی را از طریق قوانین یا پروتکل‌های اجماع اجرا می‌کنند. تمام گره‌های شبکه باید به این پروتکل‌ها یا الگوریتم‌ها پایبند باشند اگر بخواهند در اعتبارسنجی و پردازش تراکنش‌ها شرکت کنند.
برای اینکه یک تراکنش اعتبار سنجی، پردازش و به یک بلوک در حال رشد اضافه شود، اکثر گره ها باید توافق کنند که تراکنش از طریق الگوریتم اجماع شبکه معتبر است. بیت کوین، اتریوم و سایر بلاک چین های اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) از الگوریتم های BFT استفاده می کنند.
در الگوریتم اجماع PoW، استخراج‌کنندگان در شبکه پازل‌های رمزنگاری را برای اعتبارسنجی و تولید بلوک‌های ثبت تراکنش‌ها حل می‌کنند. ماینری که ابتدا معماها را حل می کند، حق اضافه کردن تراکنش را به بلوک در حال رشد و کسب پاداش بلوک به دست می آورد. اما ماینر باید مدرکی را منتشر کند که نشان دهد معما را برای اضافه کردن بلوک حل کرده است.
فرآیند ماینینگ در بلاک چین های PoW به رایانه های گران قیمت یا دستگاه های ماینینگ نیاز دارد. این هزینه بالا، ماینرها را از به اشتراک گذاری اطلاعات نادرست منع می کند، زیرا سایر شرکت کنندگان آن را رد می کنند. همچنین احتمال کنترل بیشتر گره‌های سیستم توسط عوامل مخرب را کاهش می‌دهد.
در همین حال، با مکانیسم اجماع PoS، شما باید مقدار مشخصی از توکن‌های رمزنگاری را به اشتراک بگذارید تا حق اعتبارسنجی تراکنش را به دست آورید. سپس، اگر پروتکل شبکه شما را انتخاب کرد، می توانید تراکنش را به بلوک در حال رشد اضافه کنید و پاداش بلوک را دریافت کنید.
سیستم‌های PoS با استفاده از روش‌های مختلف خطاهای بیزانسی را حل می‌کنند. به عنوان مثال، اتریوم از الگوریتم کاسپر استفاده می‌کند که حداقل به دو سوم گره‌ها برای رسیدن به یک اجماع در مورد بلوک‌ها نیاز دارد. در نهایت، سیستم‌های PoS به اکثر گره‌ها نیاز دارند تا بر روی بلوک‌ها توافق کنند تا بتوان آنها را اضافه کرد.
این بلاک چین ها از الگوریتم های اجماع BFT برای مقاومت در برابر گره های اقلیت که با اجماع موافق نیستند، استفاده می کنند. به این ترتیب، شبکه بلاک چین می تواند به عملکرد خود ادامه دهد و تراکنش های معیوب یا غیر صادقانه را رد کند.
نقش تحمل خطای بیزانسی در فناوری بلاک چین
فناوری بلاک چین به دلایل زیر به تحمل خطای بیزانسی متکی است:
- BFT شبکه بلاک چین را به طور مداوم فعال نگه می دارد، حتی با وجود برخی گره های مخالف.
- این شبکه را ایمن نگه می‌دارد و از سوء استفاده‌هایی که می‌تواند به صورت حمله 51 درصدی (یا حملات Sybil) یا هزینه مضاعف باشد، جلوگیری می‌کند.
محدودیت های تحمل گسل بیزانس
تحمل خطای بیزانسی مزایای فوق العاده ای برای صنعت بلاک چین به ارمغان آورده است. با این حال، سیستم هنوز مشکلاتی دارد، به ویژه الگوریتم اجماع عملی بیزانسی (pBFT).
تحمل گسل عملی بیزانس شکلی بهینه شده از تحمل خطای بیزانسی اصلی است. pBFT از طریق یک سیستم ناهمزمان متشکل از یک گره رهبر اولیه و سایر گره های پشتیبان کار می کند. در این سیستم، گره‌های مخرب نمی‌توانند بیشتر از گره‌های صادق باشند، معمولاً تا یک سوم. گره ها همیشه با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند تا اطمینان حاصل شود که اکثر گره ها (آنهایی که صادق هستند) در مورد وضعیت شبکه توافق دارند.
برخی از محدودیت های pBFT شامل موارد زیر است:
- ارتباطات بالا: برای اینکه سیستم کارایی خود را حفظ کند، به ارتباط بیشتر بین گره ها نیاز دارد. این فرآیند زمان بر است و منجر به مشکلات مقیاس پذیری می شود.
- مسائل مقیاس پذیری: pBFT با مقیاس پذیری مشکلاتی دارد، به خصوص با شبکه هایی که بسیار گسترده هستند.
- امنیت پایین: pBFT مستعد حملات Sybil است، جایی که یک گره در شبکه وانمود می کند که 51٪ از گره های دیگر بر شبکه تسلط دارد و باعث سوء استفاده می شود.
شش پلتفرم محبوب مبتنی بر بلاک چین BFT
در اینجا چند بلاک چین وجود دارد که مکانیسم‌های تحمل خطای بیزانسی را ادغام می‌کنند.
1. بیت کوین
بیت کوین از طریق پروتکل اجماع اثبات کار، تحمل خطای بیزانسی را در شبکه خود گنجانده است. الگوریتم اجماع PoW بلاک چین تمام گره‌های روی بلاک چین را موظف می‌کند تا ساختار داده، اندازه بلوک، مهر زمانی بلوک، هش هدر بلوک و اولین تراکنش روی هر داده را بررسی کنند. این فرآیند که هش داده نام دارد از توان محاسباتی استفاده می کند.
2. اتریوم
پیش از این با استفاده از PoW، بلاک چین اتریوم به یک سیستم PoS تبدیل شده است که مشکلات بیزانسی آن را حل می کند. اعتبار سنجی های شبکه، توکن های اتر خود را به اشتراک می گذارند، و پروتکل اعتبار سنجی های صادق را برای پردازش تراکنش ها، اعتبارسنجی بلوک ها و رای دادن به سر یک زنجیره انتخاب می کند. این پروتکل سهامداران را وادار می کند که صادق باشند و حمله به شبکه را بسیار گران می کند.
3. EOS
بلاک چین EOSIO از طریق یک لایه ناهمزمان تحمل خطا (aBFT) و یک لایه اثبات سهام (DPoS) به اجماع دست می یابد. لایه aBFT هر بلوک تراکنش را تا زمانی که آخرین بلوک برگشت ناپذیر (LIB) باشد تایید می کند. لایه DPoS سپس LIB را به عنوان بلوک نهایی و غیر قابل برگشت تأیید می کند.
4. ریپل
ریپل از هیچ یک از مکانیسم های اجماع PoW یا PoS استفاده نمی کند. در عوض، از پروتکل اجماع XRP Ledger، یک مکانیسم اجماع بیزانسی مقاوم در برابر خطا استفاده می کند. اگر اعتبار سنجی های غیرقابل اعتماد کمتر از 20 درصد کل اعتبار سنجی ها باشد، بلاک چین به طور عادی به کار خود ادامه می دهد. این سیستم از هزینه مضاعف جلوگیری می کند و یکپارچگی بلاک چین را بهبود می بخشد.
5. کادنا
Kadena از مکانیزم اجماع ScalableBFT برای تایید بلوک ها استفاده می کند. بلاک چین، سیستم PoW بیت کوین را با تغییر مکانیسم های اجماع بلاک چین موازی چندگانه غیرمتمرکز ترکیب می کند که انرژی کارآمد، مقیاس پذیر و ایمن هستند و خروجی بسیار بهبود یافته ای را نسبت به سیستم بیت کوین ارائه می دهند. این راه‌اندازی که “Chainweb” نام دارد، به Kadena اجازه می‌دهد تا حداکثر 480000 تراکنش در ثانیه (TPS) را با 20 زنجیره در حال اجرا به طور همزمان انجام دهد.
6. حد نصاب
مکانیسم اجماع برای سیستم رمزنگاری Quorum مکانیسم اجماع تحمل خطا بیزانس استانبول (IBFT) است. QuorumChain حقوق رای دادن را به مجموعه ای از گره ها ( اعتبار سنجی) واگذار می کند. یکی از گره‌ها به عنوان پیشنهاد دهنده تنظیم می‌شود تا تأیید بلوک را آغاز کند در حالی که گره‌های دیگر بلوک را تأیید می‌کنند. اگر بیش از 1/3 گره ها در استخر رفتار نادرست داشته باشند، بلوک درج نمی شود.
آینده تحمل گسل بیزانس روشن است
تا زمانی که ارزهای دیجیتال و فناوری بلاک چین به وجود خود ادامه دهند، تحمل خطای بیزانسی و سایر مکانیسم‌های اجماع نیز باید وجود داشته باشند. با این حال، این مکانیسم ها احتمالاً به تکامل خود ادامه خواهند داد.
در ابتدا، اتریوم BFT را با استفاده از PoW یکپارچه کرد، اما اتریوم از PoW به PoS تغییر مکان داد و الگوریتم BFT خود را به روز کرد. به همین ترتیب، با گذشت زمان همچنان شاهد سیستم های جدیدتر و بهتر خواهید بود. به یاد داشته باشید، فضای کریپتو به طور مداوم در حال تکامل است.